涡轮增压与机械增压

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1、涡轮增压与机械增压增压技术最早源于飞机在高空的需要，我们都知道一般引擎是利用气缸活塞下移形成真空， 吸入空气而实现进气的过程，这就是所谓的自然进气发动机。而自然进气方式因“被动”地实 现进气动作，所以在高空中由于空气稀薄进气效率不高，大大影响引擎的功能发挥。为提高 引擎进气效率，于是发明了增压进气技术。窝轮增压(turbo)与机械增压(superchanger)是增压的两种不同方式，主要的不同在于增压器的 驱动方式。最早的增压器全部都是机械增压，在刚发明时被称超级增压器(Supercharger),后 来涡轮增压发明之后为了区隔两者。起初涡轮增压器被称为Turbo Supercharger，机

2、械增压 则被称为 Mechanical Supercharger ， 久而久之， 两者就分别被简化为 Turbocharger 与 Supercharger 了。德国人由于德语的关系把机械增压叫做 Kompressor。窝轮增压由引擎的排气作废气驱动。涡轮由两部分组成，一是新鲜空气增压端(压缩涡轮)、 另一部分为废气驱动端(废气涡轮)，两端各有一个叶轮，在同一轴上的两边涡轮之间还有 一个泄压触发器(Wastegate)设在废气涡轮那边，当压缩涡轮压力过大，压力便会推动触 发器将废气涡轮的阀门打开，降低气压。涡轮轮轴的支承为轴套轴套里边的轴承设计可以分 为滚珠轴承和浮动轴承。涡轮增压器叶轮的旋转

3、动力来自于废气。废气带动窝轮，在窝轮的 另一边，叶片压缩空气。涡轮增压器壳体为镍、铬和硅合金材料，轴为铬和钼合金材料。更 重要的是，涡轮增压器是在高温、高速条件下工作的，为保证其正常工作，在涡轮增压器中 通入了机油和冷却液，以保证有效的润滑和冷却，改善工作条件。发动机排出的具有高温和 一定的压力的废气进入增压器中，推动轴的叶轮以每分钟高达数万甚至几十万转的高速度旋 转，怠速时，叶轮转速为 12000 转/分，当全负荷时，叶轮转速可超过 135000 转/分，普通 的轴承是无法承受如此高速而产生的高温和磨损的，所以在涡轮增压系统里边机油的润滑和 冷却作用至关重要。柴油引擎也有不少装配涡轮增压系统

4、的，而且柴油引擎的最大增压值普 遍比汽油引擎的最大值高。涡轮增压器的串联与并联：在双涡轮增压(Twin Turbo)的汽车上会看到2组涡轮通过串联或者并联的方式连接，并联 指每组涡轮负责引擎半数汽缸的工作，每组涡轮都是同规格的，如保时捷911 turbo，Skyline GT-R的RB26DETT, Supra的2JZ-GTE和BMW新的3.0双涡轮增压都是并联涡轮 的杰出代表，其优点就是增压反应快并减低管道的复杂程度。至于串联涡轮通常是一大一小 两组涡轮串联搭配而成，低转时推动反应较快的小涡轮，使低转扭力丰厚高转时大涡轮介入， 提供充足的进气量，功率输出得以提高，RX-7的13B-REW引擎

5、就是串联涡轮的好例子。 涡轮增压器的A/R值：A/R值在改装市场的涡轮增压器销售册上常有标明，用以表达涡轮的特性，A是Area(面 积)的意思，指的是叶片涡轮接受废气的侧入口最窄处的横截面积，R是Radius (半径)， 指的是A(横截面积)的中心点与涡轮本体中心点的距离，面积与两中心点距离的比值，就 是 A/R 值。A/R值越小，表示入口相对较小而涡轮叶片的起动惯性低，流速相对高，低转反应比较好， 涡轮迟滞效应不明显。反之，A/R值越大入口较大，叶片惯性高，低转反应比较迟钝，涡轮 迟滞较明显，但在高转时表现则刚烈得多。简单而言，较注重高转功率输出的涡轮，A/R值 可以达到0.7左右，而注重低

6、转扭力输出的涡轮，A/R值大约为0.2。保时捷的VTG可变涡 轮几何叶片技术则是通过改变涡轮的A/R值达到不同的涡轮特性。窝轮增压的优点在于不占用引擎本身的功率，在高转时(排气压力高)效果显著，增压效率 高，缺点在于在低转时由于窝轮本身的惯性，窝轮介入比较迟缓(增压值越高越是如此)也 就是我们平常所说的窝轮时滞，窝轮时滞不能根除，但能把他减低到很小的程度，如用较轻 小的窝轮，还有大众的TSI双增压技术，保时捷的VTG可变涡轮几何叶片技术、给窝轮装 上变速器改变窝轮转速的技术等。机械增压器压缩机的驱动力来自引擎曲轴，一般都是利用皮带连接曲轴皮带轮，间接将曲轴 运转的扭力带动增压器，达到增压目的。

7、依构造不同，机械增压会经出现过许多种类，包括 叶片式(Vane)、鲁氏(Roots)、温克尔(Wankle)等型式，而活塞运动最早也被认为是一种机械 增压，时至今日，则以鲁氏增压器最被广泛使用，更是改装的大热门。鲁氏增压器有双叶与 三叶转子两种型式，目前以双叶转子较普遍，其构造是在椭圆形的壳体中装两个茧形的转子， 转子之间保有极小的间隙而不直接相连，藉由螺旋齿轮连动，其中一个转子的转轴与驱动的 皮带轮连结，转子转轴的皮带轮上装有电磁离合器，在不需要增压时即放开离合器以停止增 压,离合器则由计算机控制以达到省油的目的。机械增压的优点： 除了在低转速便可获得增压外，增压的动力输出也与曲轴转速成一定

8、的比例，即机械增压引 擎的油门反应随着转速的提高，动力输出随之增强，因此机械增压引擎的操作感觉与自然气 极为相似，却能拥有较大的马力与扭力。缺点在于始终是损耗了引擎本身的动力，在高转时 效率没有 turbo 高等。所以大众的GOLF GT上就采用了 TSI双增压技术，一台引擎上同时装备两种增压器，吸取 两种增压方式的优点，使得1.4的引擎能有2.0引擎的功率，但制造比较复杂，成本较高， 还没有被广泛使用。无论那种增压方式，增压后的空气都要送到中冷器(intercooler)去降温(增压等于对空气 做功，气压增加到lbar的时候温度会升到80度左右，温度上升后空气体积会增加，同体积 时进入燃烧室的空气质量减少，对增压不利，所以要用中冷器进行冷却)过高的气压会在泄 压阀(Blow-off Wastegate)放掉，所以有时我们可以听到窝轮增压车子上有“吱吱”的泄气声， 增压后的空气最终再送入燃烧室。